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PSoCボードでBLE実験
株式会社スイッチサイエンス
坪井 義浩
1
スイッチサイエンスとは
電子工作に使う部品や基板を輸入・開発・製造販売
• 2008年創業、2010年法人化
• 従業員 14名
役員 2名
•
2
自己紹介
坪井義浩 (つぼいよしひろ) @ytsuboi
スイッチサイエンス取締役
2009
2012-2013
2010-
3
I ♥ Cortex-M!!
Cypressの他己紹介
5
No. 1 in SRAMs
No. 1 in NOR Flash memories
No. 3 provider of automotive MCUs and memories
No. 1 in CapSense capacitive-sensing controllers
6
他己紹介ならではの紹介
- Initial
e.g. Akira Tanaka→AKIT
[email protected]
7
Cypressのマイコン
8
ふーん←→うっひょー!
※個人の感想です
PSoCの基礎知識
PSoC
PSoCは、MCUコアやプログラマブルアナログブロック、プログラマブルデジタルブロックに加え、
プログラマブルな相互接続および配線、CapSenseをワンチップに統合したプログラマブル組み込み
システムオンチップ
PSoC 4
ARM Cortex-M0 MCU内蔵のPSoC
PSoC 4 BLE
BLE無線ブロック1個と、ロイヤリティーフリーのBLEプロトコルスタック1個を
内蔵したPSoC 4
PRoC BLE (プログラマブルラジオオンチップ)
BLE無線ブロック1個とCapSense1個、ロイヤリティーフリーのBLEプロトコル
スタック1個を内蔵したARM Cortex-M0 MCU
EZ-BLE PRoCモジュール
CYBLE-022001-00
PSoC 4 BLEモジュール
PRoC BLEモジュール
EZ-BLE PRoC評価ボード
10
CypressのBLEソリューション
11
Bluetoothの基礎知識
Bluetooth Classic
携帯電話ヘッドセットへのオーディオストリーミングで一般的になったパーソナルエリア
ネットワーク用の規格
GFSK変調方式で2.4GHz ISM帯域で動作し、最大3Mbpsデータレートに対応
Bluetooth Low Energy (BLE)
ステートや制御情報を通信するための短距離向け低消費電力無線アプリケーションの規格
GFSK変調方式で2.4GHz ISM帯域で作動し、1Mbpsデータレートに対応
Bluetooth Classicと下位互換なし
Bluetooth 4.0
BLEを追加したBluetooth Classic仕様のアップグレード版
Bluetooth Smart
BLEのみに対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標
Bluetooth Smart Ready
Bluetooth ClassicとBLEの両方に対応したBluetooth 4.0/4.1製品の商標
12
SmartとSmart Ready
オーディオ
Bluetooth Classic
センサー
データ
Bluetooth Smart Ready
Bluetooth Smart
13
BLEの基礎知識
GAP
役割、アドバタイズ、接続
Profile
Service
Health Thermometer
“00001809-0000-1000-800000805F9B34FB”
0x1809
Characteristic
Temperature Measurement
Characteristic
Temperature Type
Service
Characteristic
Battery Service
UUID(Universally Unique Identifier)
https://developer.bluetooth.org/gatt/services/Pages/ServicesHome.aspx
14
BLEの基礎知識(2)
1
2
3
15
BLEの基礎知識(3)
①プロファイルは「サービス」の集合体
例えば、血圧プロファイルは「Generic Access」、
「Generic Attribute」、「Blood Pressure」、および
「Device Information」の4つのサービスで構成
②サービスは「キャラクタリスティック」の集合体
例えば、Blood Pressureサービスは「Blood Pressure
Measurement」、「Intermediate Cuff Pressure」、
および「Blood Pressure Feature」の3つのキャラクタ
リスティックで構成
1
3
2
4
③キャラクタリスティックは「ディスクリプタ」の集合体
例えば、Blood Pressure Measurement
特性は、図で示す通り、Bluetooth仕様の「フィールド」
のセットとして参照される属性で構成
④ディスクリプタは最小の情報単位
例えば、実際のBlood Pressure値は、右図で示す通り
「Measurement Compound Value」フィールドの
いずれかに格納
16
おすすめ書籍
例がnRF51822
17
ソフトウェアのセットアップとインストール
必要なソフトウェアと初期ステップ
提供されたUSBドライブの内容をノートPCにコピーして、下表に示すソフトウェアをインストールしてください。
画面上の指示に従って、所要時間15分程度のインストール作業を行ってください。
ソフトウェア
バージョン ファイル名
PSoC Creator
3.3 CP3
PSoCCreatorSetup.exe
使用するハードウェア
CYBLE-022001-00 ブレークアウト
ssci.to/2503
¥3,240
LM75B温度センサ
ssci.to/1813
¥378
Cro_Prog2キット
ssci.to/2490
¥3,700
CY8CKIT-002 PSoC
MiniProg3 プログラム
およびデバッグ キット
$89=¥11,500
18
Beaconを試してみる
19
Eddystone
•
https://github.com/google/eddystone
•
Googleが2015年7月に発表
•
オープン(Apache License 2.0)
•
Eddystone-UID…16ByteのユニークID
•
Eddystone-URL…短縮URL (Physical Web)
•
Eddystone-TLM…Beaconのバッテリ電圧など
20
Projectの作成(1)
まず、PSoC Creatorを起動します。起動を終えたら、[File]-[New]-[Project]を選択して、新しいプロジェクトを作ります。
プロジェクトをつくるときには、使用するテンプレート
を選択します。ここでは、「Target hardware」として
「Module: CYBLE-022001-00)」を選択します。
21
Projectの作成(2)
次に、Project templateは、「Pre-populated
schematic」にしておきましょう。
最後に、プロジェクトに名前を付けます。
ここでは、「PRoC_Eddystone」として
おきました。
22
cysch
23
BLE-General
ProfileをCustomにします。
24
Custom Service
「Custom Service」のパラメータを変更します。UUIDを16-bitにして、
UUIDをEddystoneの「feaa」にします。
※bit長のドロップダウンリストボックスが見当たらない場合、ウィンドウ
を大きくすると表示されます。
25
Tips
UUIDのbit長のボタンが
見当たらない!
Windowのサイズを変更
26
GAP Settings
「General」の項に有る、「Silicon generated "Company assigned" part of device address」
にチェックを入れます。これにチェックを入れないと、ビルドしたバイナリを書き込んだBLEモ
ジュールのデバイスアドレスが全て同じ値になってしまいます。
「Device name」にはお好みのものを入れてください。AppearanceはUnknownにしておきます。
27
Advertisement
「Advertisement settings」の項に有る、「Advertising type」を「Scannable undirected
advertising」にします。 また、「Fast advertising interval」の「Timeout」のチェックを
外します。
28
Advertisement packet
「Service UUID」-「Custom Service」にチェックを入れます。また、「Service Data」「Custom Service」にもチェックを入れます。
すると、Dataの項に入力出来るようになりますので、Eddystoneのフレームを記入します。
ここでは、「10:00:01:73:77:69:74:63:68:2D:73:63:69:65:6E:63:65:00」と入力しました。
29
Eddystone-URLについて
https://www.
10:00:01:73:77:69:74:63:68:2D:73:63:69:65:6E:63:65:00
s w i t c h - s c i e n c e .com/
先頭1バイト目の0x10は、Eddystoneのものであることを意味します。2バイト目の0x00は
送信している電波の強度、GAP SettingsのGeneralでTX power levelを0dBmにしたので、
0dBmにしました。3バイト目はURLスキーム、0x03は「https」を意味します。その後はア
スキーコードでURLの文字列を記述し、最後の0x00は、「.com/」を意味します。
https://github.com/google/eddystone/tree/master/eddystone-url
30
ASCIIコード表
0
10
20
30
40
50
60
70
SH
SX
EX
ET
EQ
AK
BL
BS
HT
LF
HM
CL
CR
SO
SI
DE
D1
D2
D3
D4
NK
SN
EB
CN
EM
SB
EC
→
←
↑
↓
!
”
#
$
%
&
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
:
;
<
=
>
?
@
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
[
¥
]
^
_
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
o
p
q
r
s
t
u
v
w
x
y
z
{
|
}
‾
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
(
)
*
+
,
−
.
/
31
main.c
#include<project.h>
voidStackEventHandler(uint32event,void*eventParam){
switch(event){
//Mandatoryeventstobehandled
caseCYBLE_EVT_STACK_ON:
CyBle_GappStartAdvertisement(CYBLE_ADVERTISING_FAST);
LED_1_Write(0);//LEDon
break;
caseCYBLE_EVT_TIMEOUT:
LED_1_Write(1);//LEDoff
break;
default:
break;
}
}
intmain()
{
CYBLE_API_RESULT_TapiResult;
//Enableglobalinterrupts
CyGlobalIntEnable;
//InitializetheBLEdevice.
apiResult=CyBle_Start(StackEventHandler);
//ValidateBLEstackinitializationsucceeded
CYASSERT(apiResult==CYBLE_ERROR_OK);
for(;;){
//ServicealltheBLEstackevents.
//MustbecalledatleastonceinaBLEconnectioninterval
CyBle_ProcessEvents();
}
}
https://gist.github.com/ytsuboi/1674941119f6bf2a055f
32
Build
33
ライタの接続方向
34
接続の確認と書き込み
35
センサを繋いでみる
36
配線
37
cysch
38
Datasheet
39
ComponentsのName
I2CM_Start();
I2CM_I2CMasterSendStart(LM75B_SLAVE_ADDR,1);
data[0]=I2CM_I2CMasterReadByte(0);
data[1]=I2CM_I2CMasterReadByte(0);
I2CM_I2CMasterSendStop();
40
cydwr
41
source code
├main.c
├htc.c…温度を測るコード
├bas.c…バッテリの残量を処理するコード
└debug.c…Semihosting用コード
セミホスティングとは
セミホスティングとは、ARM ターゲット上のアプリケーションコードから発行される
入出力要求を、デバッガが実行されているホストコンピュータに伝達するメカニズム
です。これを使用すると、例えば、printf() や scanf() などの C ライブラリ関数で、
ターゲットシステム上の画面とキーボードではなく、ホストの画面とキーボードを使用
することができます。
出典: http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.dui0205gj/Bgbjjgij.html
#ifdefined(__ARMCC_VERSION)
#elifdefined(__ICCARM__)/*IAR*/
#else/*(__GNUC__)GCC*/
42
PSoC Creatorのファイル
<project_name>
├<project_name>.cywrk
└<project_name>.cydsn
├TopDesign
│└TopDesign.cysch …回路図
├<project_name>.cydwr …"DesignWideResource”
├<project_name>.cyprj …使用しているコンポーネントなど
└*.c,*.h …皆さんが書いたソースコード
http://www.cypress.com/knowledge-base-article/revision-control-psoc-creator-projects-kba86358
43
ARM向けコンパイラ
44
Export
PSoC CreatorのProject→Export to IDEでExport可能
MDK(uVision)
Exportといっても、既存のフォルダにMDK
のプロジェクトファイルが追加されるだけ。
MDKでコードを編集
benchmark
40
30
20
37.362925
34.206746
ARM Compiler 5.05 update 1 (build 106)
GCC4.8.4 20140526 (release)
10
0
共に-O3でビルド。armccはgccの9.2%高速なバイナリを出力
※時間の計り方に難がありますので、スコアそれ自体は
参照しないでください。
48
binary size
30000
22500
16,952
20,048
15000
7500
0
ARM Compiler 5.05 update 1 (build 106)
GCC4.8.4 20140526 (release)
共に-O3でビルド。armccはgccの84.56%のバイナリを出力
49
ISO/IEEE 11073
ISO/IEEE 11073 Personal Health Data (PHD) Standards
/*ConvertfloattotheIEEE-11073FLOAT-Type.*/
int8_texponent=0xFE;//exponentis-2
uint32_tmantissa=(uint32_t)(temperatureCelsius*100);
temperatureValue=(((uint32_t)exponent)<<24)|mantissa;
50
開発の情報源
51
開発の情報源
http://www.cypress.com/blog/100-projects-100-days
52
ユニバーシティプログラム
53
ワークショップ
http://www.cypress.com/workshops
54
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